Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūs izmantojat pārlūkprogrammas versiju ar ierobežotu CSS atbalstu.Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, ieteicams izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Tikmēr, lai nodrošinātu pastāvīgu atbalstu, mēs rādām vietni bez stiliem un JavaScript.
Dzinēja ekspluatācijas izmaksu un ilgmūžības dēļ pareiza dzinēja siltuma pārvaldības stratēģija ir ārkārtīgi svarīga.Šajā rakstā ir izstrādāta asinhrono motoru siltuma pārvaldības stratēģija, lai nodrošinātu labāku izturību un uzlabotu efektivitāti.Papildus tika veikts plašs literatūras apskats par dzinēja dzesēšanas metodēm.Kā galvenais rezultāts ir dots lieljaudas gaisa dzesēšanas asinhronā motora termiskais aprēķins, ņemot vērā labi zināmo siltuma sadales problēmu.Turklāt šajā pētījumā ir ierosināta integrēta pieeja ar divām vai vairākām dzesēšanas stratēģijām, lai apmierinātu pašreizējās vajadzības.Ir veikts skaitlisks pētījums par 100 kW gaisa dzesēšanas asinhronā motora modeli un tā paša motora uzlaboto siltuma vadības modeli, kur ievērojams motora efektivitātes pieaugums tiek panākts, apvienojot gaisa dzesēšanu un integrētu ūdens dzesēšanas sistēmu. Izpildīts.Tika pētīta integrēta gaisa un ūdens dzesēšanas sistēma, izmantojot SolidWorks 2017 un ANSYS Fluent 2021 versijas.Trīs dažādas ūdens plūsmas (5 l/min, 10 l/min un 15 l/min) tika analizētas, salīdzinot ar parastajiem gaisa dzesēšanas indukcijas motoriem, un pārbaudītas, izmantojot pieejamos publicētos resursus.Analīze parāda, ka dažādiem plūsmas ātrumiem (attiecīgi 5 l/min, 10 l/min un 15 l/min) mēs ieguvām atbilstošus temperatūras samazinājumus par 2,94%, 4,79% un 7,69%.Tāpēc rezultāti liecina, ka iegultais asinhronais motors var efektīvi samazināt temperatūru salīdzinājumā ar gaisa dzesēšanas asinhrono motoru.
Elektromotors ir viens no galvenajiem mūsdienu inženierzinātņu izgudrojumiem.Elektromotori tiek izmantoti visās jomās, sākot no sadzīves tehnikas līdz transportlīdzekļiem, tostarp automobiļu un kosmosa rūpniecībā.Pēdējos gados ir pieaugusi asinhrono motoru (AM) popularitāte, pateicoties to lielajam palaišanas griezes momentam, labajai ātruma kontrolei un mērenai pārslodzes spējai (1. att.).Asinhronie motori ne tikai liek jūsu spuldzēm mirdzēt, bet arī nodrošina lielāko daļu jūsu mājās esošo ierīču, sākot no zobu birstes un beidzot ar jūsu Tesla.Mehānisko enerģiju IM rada statora un rotora tinumu magnētiskā lauka kontakts.Turklāt IM ir dzīvotspējīgs risinājums, jo retzemju metālu piedāvājums ir ierobežots.Tomēr galvenais AD trūkums ir tas, ka to kalpošanas laiks un efektivitāte ir ļoti jutīgi pret temperatūru.Asinhronie motori patērē aptuveni 40% no pasaules elektroenerģijas, un tas liek mums domāt, ka šo iekārtu enerģijas patēriņa pārvaldība ir ļoti svarīga.
Arrhenius vienādojums nosaka, ka par katru 10°C darba temperatūras paaugstināšanos visa dzinēja kalpošanas laiks samazinās uz pusi.Tāpēc, lai nodrošinātu iekārtas uzticamību un palielinātu produktivitāti, ir jāpievērš uzmanība asinsspiediena termiskai kontrolei.Agrāk termiskā analīze tika atstāta novārtā, un motoru dizaineri ir apsvēruši problēmu tikai perifērijā, pamatojoties uz projektēšanas pieredzi vai citiem izmēru mainīgajiem lielumiem, piemēram, tinumu strāvas blīvumu utt. Šīs pieejas noved pie lielas drošības rezervju piemērošanas sliktākajiem Apkures apstākļi, kā rezultātā palielinās mašīnas izmērs un līdz ar to arī izmaksas.
Ir divu veidu termiskās analīzes: vienreizējās ķēdes analīze un skaitliskās metodes.Galvenā analītisko metožu priekšrocība ir spēja ātri un precīzi veikt aprēķinus.Tomēr ir jāpieliek ievērojamas pūles, lai definētu ķēdes ar pietiekamu precizitāti, lai modelētu siltuma ceļus.No otras puses, skaitliskās metodes ir aptuveni sadalītas skaitļošanas šķidruma dinamikā (CFD) un strukturālajā termiskajā analīzē (STA), kuras abās izmanto galīgo elementu analīzi (FEA).Skaitliskās analīzes priekšrocība ir tā, ka tā ļauj modelēt ierīces ģeometriju.Tomēr sistēmas iestatīšana un aprēķini dažkārt var būt sarežģīti.Zemāk apskatītie zinātniskie raksti ir dažādu mūsdienu indukcijas motoru termiskās un elektromagnētiskās analīzes piemēri.Šie raksti mudināja autorus izpētīt termiskās parādības asinhronajos motoros un to dzesēšanas metodes.
Pil-Wan Han1 nodarbojās ar MI termisko un elektromagnētisko analīzi.Termiskai analīzei tiek izmantota vienreizējās ķēdes analīzes metode, bet elektromagnētiskajai analīzei tiek izmantota laika mainīgā magnētisko galīgo elementu metode.Lai pareizi nodrošinātu aizsardzību pret termisko pārslodzi jebkurā rūpnieciskā lietojumā, ir ticami jānovērtē statora tinuma temperatūra.Ahmeds et al.2 ierosināja augstākas kārtas siltumtīkla modeli, pamatojoties uz dziļiem termiskiem un termodinamiskiem apsvērumiem.Termiskās modelēšanas metožu izstrāde rūpnieciskās termiskās aizsardzības nolūkos gūst labumu no analītiskiem risinājumiem un termisko parametru ņemšanas vērā.
Nair et al.3 izmantoja 39 kW IM kombinētu analīzi un 3D skaitlisko termisko analīzi, lai prognozētu siltuma sadalījumu elektriskās mašīnās.Ying et al.4 analizēja ventilatora dzesēšanas pilnībā slēgtos (TEFC) IM ar 3D temperatūras novērtējumu.Moon et al.5 pētīja IM TEFC siltuma plūsmas īpašības, izmantojot CFD.LPTN motora pārejas modeli sniedza Tods et al.6.Eksperimentālie temperatūras dati tiek izmantoti kopā ar aprēķinātajām temperatūrām, kas iegūtas no piedāvātā LPTN modeļa.Pīters et al.7 izmantoja CFD, lai pētītu gaisa plūsmu, kas ietekmē elektromotoru termisko uzvedību.
Cabral et al8 ierosināja vienkāršu IM termisko modeli, kurā mašīnas temperatūra tika iegūta, piemērojot cilindra siltuma difūzijas vienādojumu.Nategh et al.9 pētīja pašventilētu vilces motoru sistēmu, izmantojot CFD, lai pārbaudītu optimizēto komponentu precizitāti.Tādējādi, lai modelētu asinhrono motoru termisko analīzi, var izmantot skaitliskos un eksperimentālos pētījumus, sk.2.
Yinye et al.10 ierosināja projektu, lai uzlabotu siltuma pārvaldību, izmantojot standarta materiālu kopējās termiskās īpašības un kopējos mašīnas daļu zudumu avotus.Marco et al.11 iepazīstināja ar kritērijiem dzesēšanas sistēmu un ūdens apvalku projektēšanai mašīnu komponentiem, izmantojot CFD un LPTN modeļus.Yaohui et al.12 sniedz dažādas vadlīnijas piemērotas dzesēšanas metodes izvēlei un veiktspējas novērtēšanai projektēšanas procesa sākumā.Nell et al.13 ierosināja izmantot modeļus savienotai elektromagnētiski-termiskai simulācijai noteiktam vērtību diapazonam, detalizācijas līmenim un skaitļošanas jaudai daudzfizikas problēmai.Jean et al.14 un Kim et al.15 pētīja gaisa dzesēšanas indukcijas motora temperatūras sadalījumu, izmantojot 3D savienotu FEM lauku.Aprēķiniet ievades datus, izmantojot 3D virpuļstrāvas lauka analīzi, lai atrastu džoula zudumus un izmantotu tos termiskai analīzei.
Michel et al.16 salīdzināja parastos centrbēdzes dzesēšanas ventilatorus ar dažādu konstrukciju aksiālajiem ventilatoriem, izmantojot simulācijas un eksperimentus.Viena no šīm konstrukcijām panāca nelielu, bet nozīmīgu dzinēja efektivitātes uzlabojumu, vienlaikus saglabājot to pašu darba temperatūru.
Lu et al.17 izmantoja līdzvērtīgas magnētiskās ķēdes metodi kombinācijā ar Boglietti modeli, lai novērtētu dzelzs zudumus uz asinhronā motora vārpstas.Autori pieņem, ka magnētiskās plūsmas blīvuma sadalījums jebkurā šķērsgriezumā vārpstas motora iekšpusē ir vienmērīgs.Viņi salīdzināja savu metodi ar galīgo elementu analīzes un eksperimentālo modeļu rezultātiem.Šo metodi var izmantot ātrai MI analīzei, taču tās precizitāte ir ierobežota.
18 parādītas dažādas metodes lineāro indukcijas motoru elektromagnētiskā lauka analīzei.Tostarp ir aprakstītas metodes jaudas zudumu novērtēšanai reaktīvajās sliedēs un metodes vilces lineāro asinhrono motoru temperatūras paaugstināšanās prognozēšanai.Šīs metodes var izmantot, lai uzlabotu lineāro indukcijas motoru enerģijas pārveidošanas efektivitāti.
Zabdur et al.19 pētīja dzesēšanas apvalku veiktspēju, izmantojot trīsdimensiju skaitlisko metodi.Dzesēšanas apvalks izmanto ūdeni kā galveno dzesēšanas šķidruma avotu trīsfāzu IM, kas ir svarīgs sūknēšanai nepieciešamajai jaudai un maksimālajai temperatūrai.Rippel et al.20 ir patentējuši jaunu pieeju šķidruma dzesēšanas sistēmām, ko sauc par šķērsvirziena laminētu dzesēšanu, kurā aukstumaģents plūst šķērsvirzienā caur šauriem reģioniem, ko veido caurumi viens otram magnētiskajā laminācijā.Deriszade et al.21 eksperimentāli pētīja vilces dzinēju dzesēšanu automobiļu rūpniecībā, izmantojot etilēnglikola un ūdens maisījumu.Novērtējiet dažādu maisījumu veiktspēju, izmantojot CFD un 3D turbulentā šķidruma analīzi.Boopathi et al.22 simulācijas pētījums parādīja, ka temperatūras diapazons ūdens dzesēšanas dzinējiem (17-124°C) ir ievērojami mazāks nekā gaisa dzesēšanas dzinējiem (104-250°C).Alumīnija ūdens dzesēšanas motora maksimālā temperatūra ir samazināta par 50,4%, bet PA6GF30 ūdens dzesēšanas motora maksimālā temperatūra ir samazināta par 48,4%.Bezukovs et al.23 novērtēja katlakmens veidošanās ietekmi uz dzinēja sienas siltumvadītspēju ar šķidruma dzesēšanas sistēmu.Pētījumi liecina, ka 1,5 mm bieza oksīda plēve samazina siltuma pārnesi par 30%, palielina degvielas patēriņu un samazina dzinēja jaudu.
Tanguy et al.24 veica eksperimentus ar dažādiem plūsmas ātrumiem, eļļas temperatūrām, griešanās ātrumiem un iesmidzināšanas režīmiem elektromotoriem, izmantojot smēreļļu kā dzesēšanas šķidrumu.Ir noteikta cieša saikne starp plūsmas ātrumu un kopējo dzesēšanas efektivitāti.Ha et al.25 ieteica izmantot pilienu sprauslas kā sprauslas, lai vienmērīgi sadalītu eļļas plēvi un maksimāli palielinātu dzinēja dzesēšanas efektivitāti.
Nandi et al.26 analizēja L-veida plakano siltuma cauruļu ietekmi uz dzinēja veiktspēju un siltuma pārvaldību.Siltuma caurules iztvaicētāja daļa ir uzstādīta motora korpusā vai iegremdēta motora vārpstā, un kondensatora daļa ir uzstādīta un atdzesēta ar šķidruma vai gaisa cirkulāciju.Bellettre et al.27 pētīja PCM cietā šķidruma dzesēšanas sistēmu īslaicīgam motora statoram.PCM piesūcina tinumu galviņas, pazeminot karstā punkta temperatūru, uzglabājot latento siltumenerģiju.
Tādējādi motora veiktspēja un temperatūra tiek novērtēta, izmantojot dažādas dzesēšanas stratēģijas, sk.3. Šīs dzesēšanas ķēdes ir paredzētas tinumu, plākšņu, tinumu galviņu, magnētu, karkasa un gala plākšņu temperatūras kontrolei.
Šķidruma dzesēšanas sistēmas ir pazīstamas ar savu efektīvu siltuma pārnesi.Tomēr dzesēšanas šķidruma sūknēšana ap dzinēju patērē daudz enerģijas, kas samazina dzinēja efektīvo jaudu.No otras puses, gaisa dzesēšanas sistēmas ir plaši izmantota metode to zemo izmaksu un ērtas jaunināšanas dēļ.Tomēr tas joprojām ir mazāk efektīvs nekā šķidruma dzesēšanas sistēmas.Ir nepieciešama integrēta pieeja, kas var apvienot ar šķidrumu dzesējamas sistēmas augsto siltuma pārneses veiktspēju ar zemām gaisa dzesēšanas sistēmas izmaksām, nepatērējot papildu enerģiju.
Šajā rakstā ir uzskaitīti un analizēti siltuma zudumi AD.Šīs problēmas mehānisms, kā arī asinhrono motoru apkure un dzesēšana ir izskaidrots sadaļā Siltuma zudumi indukcijas motoros, izmantojot dzesēšanas stratēģijas.Asinhronā motora kodola siltuma zudumi tiek pārvērsti siltumā.Tāpēc šajā rakstā ir apskatīts siltuma pārneses mehānisms dzinēja iekšienē ar vadīšanas un piespiedu konvekcijas palīdzību.Tiek ziņots par IM termisko modelēšanu, izmantojot nepārtrauktības vienādojumus, Navjē-Stoksa / impulsa vienādojumus un enerģijas vienādojumus.Pētnieki veica IM analītiskos un skaitliskos termiskos pētījumus, lai novērtētu statora tinumu temperatūru tikai ar mērķi kontrolēt elektromotora termisko režīmu.Šajā rakstā galvenā uzmanība tiek pievērsta gaisa dzesēšanas IM termiskai analīzei un integrētu gaisa dzesēšanas un ūdens dzesēšanas IM termiskai analīzei, izmantojot CAD modelēšanu un ANSYS Fluent simulāciju.Un integrētā uzlabotā gaisa dzesēšanas un ūdens dzesēšanas sistēmu modeļa termiskās priekšrocības ir dziļi analizētas.Kā minēts iepriekš, šeit uzskaitītie dokumenti nav kopsavilkums par jaunākajiem sasniegumiem siltuma parādību un asinhrono motoru dzesēšanas jomā, bet tie norāda uz daudzām problēmām, kas jāatrisina, lai nodrošinātu asinhrono motoru drošu darbību. .
Siltuma zudumus parasti iedala vara zudumos, dzelzs zudumos un berzes/mehāniskajos zudumos.
Vara zudumi ir džoula karsēšanas rezultāts vadītāja pretestības dēļ, un tos var noteikt kā 10,28:
kur q̇g ir radītais siltums, I un Ve ir attiecīgi nominālā strāva un spriegums, un Re ir vara pretestība.
Dzelzs zudums, kas pazīstams arī kā parazitārais zudums, ir otrs galvenais zudumu veids, kas izraisa histerēzes un virpuļstrāvas zudumus AM, ko galvenokārt izraisa laikā mainīgais magnētiskais lauks.Tos kvantitatīvi nosaka ar paplašināto Steinmetz vienādojumu, kura koeficientus var uzskatīt par nemainīgiem vai mainīgiem atkarībā no darbības apstākļiem10,28,29.
kur Khn ir histerēzes zuduma koeficients, kas iegūts no serdeņa zudumu diagrammas, Ken ir virpuļstrāvas zuduma koeficients, N ir harmonikas indekss, Bn un f ir attiecīgi nesinusoidālās ierosmes maksimālā plūsmas blīvums un frekvence.Iepriekš minēto vienādojumu var vēl vairāk vienkāršot šādi10,29:
Starp tiem K1 un K2 ir attiecīgi serdes zuduma koeficients un virpuļstrāvas zudums (qec), histerēzes zudums (qh) un pārmērīgais zudums (qex).
Vēja slodze un berzes zudumi ir divi galvenie mehānisko zudumu cēloņi IM.Vēja un berzes zudumi ir 10,
Formulā n ir rotācijas ātrums, Kfb ir berzes zudumu koeficients, D ir rotora ārējais diametrs, l ir rotora garums, G ir rotora svars 10.
Galvenais siltuma pārneses mehānisms dzinējā ir vadītspēja un iekšējā karsēšana, kā noteikts ar Puasona vienādojumu30, ko piemēro šim piemēram:
Darbības laikā pēc noteikta brīža, kad motors sasniedz līdzsvara stāvokli, radīto siltumu var tuvināt, pastāvīgi karsējot virsmas siltuma plūsmu.Tāpēc var pieņemt, ka vadīšana dzinēja iekšpusē tiek veikta, atbrīvojot iekšējo siltumu.
Siltuma pārnese starp spurām un apkārtējo atmosfēru tiek uzskatīta par piespiedu konvekciju, kad šķidrums ir spiests pārvietoties noteiktā virzienā ar ārēju spēku.Konvekciju var izteikt kā 30:
kur h ir siltuma pārneses koeficients (W/m2 K), A ir virsmas laukums un ΔT ir temperatūras starpība starp siltuma pārneses virsmu un aukstumaģenta perpendikulāri virsmai.Nuselta skaitlis (Nu) ir konvektīvās un vadošās siltuma pārneses attiecības mērs perpendikulāri robežai, un to izvēlas, pamatojoties uz laminārās un turbulentās plūsmas īpašībām.Saskaņā ar empīrisko metodi turbulentās plūsmas Nuselta skaitlis parasti tiek saistīts ar Reinoldsa skaitli un Prandtla skaitli, kas izteikts kā 30:
kur h ir konvektīvās siltuma pārneses koeficients (W/m2 K), l ir raksturīgais garums, λ ir šķidruma siltumvadītspēja (W/m K), un Prandtl skaitlis (Pr) ir attiecības impulsa difūzijas koeficients termiskajai difūzijai (vai termiskā robežslāņa ātrumam un relatīvajam biezumam), kas definēts kā 30:
kur k un cp ir attiecīgi šķidruma siltumvadītspēja un īpatnējā siltumietilpība.Kopumā gaiss un ūdens ir visizplatītākie elektromotoru dzesēšanas šķidrumi.Gaisa un ūdens šķidruma īpašības apkārtējās vides temperatūrā ir parādītas 1. tabulā.
IM termiskā modelēšana balstās uz šādiem pieņēmumiem: 3D līdzsvara stāvoklis, turbulenta plūsma, gaiss ir ideāla gāze, niecīgs starojums, Ņūtona šķidrums, nesaspiežams šķidrums, neslīdošs stāvoklis un nemainīgas īpašības.Tāpēc, lai izpildītu masas, impulsa un enerģijas saglabāšanas likumus šķidrajā reģionā, tiek izmantoti šādi vienādojumi.
Vispārīgā gadījumā masas saglabāšanas vienādojums ir vienāds ar neto masas plūsmu šūnā ar šķidrumu, ko nosaka pēc formulas:
Saskaņā ar otro Ņūtona likumu šķidruma daļiņas impulsa izmaiņu ātrums ir vienāds ar spēku summu, kas uz to iedarbojas, un vispārējo impulsa saglabāšanas vienādojumu var uzrakstīt vektora formā kā:
Termini ∇p, ∇∙τij un ρg iepriekš minētajā vienādojumā apzīmē attiecīgi spiedienu, viskozitāti un gravitāciju.Dzesēšanas līdzekļi (gaiss, ūdens, eļļa utt.), ko izmanto kā dzesēšanas šķidrumus mašīnās, parasti tiek uzskatīti par Ņūtona.Šeit parādītie vienādojumi ietver tikai lineāru attiecību starp bīdes spriegumu un ātruma gradientu (deformācijas ātrumu), kas ir perpendikulārs bīdes virzienam.Ņemot vērā nemainīgu viskozitāti un vienmērīgu plūsmu, vienādojumu (12) var mainīt uz 31:
Saskaņā ar pirmo termodinamikas likumu šķidrās daļiņas enerģijas izmaiņu ātrums ir vienāds ar šķidruma daļiņas radītā tīrā siltuma un šķidruma daļiņas radītās tīrās jaudas summu.Ņūtona saspiežamai viskozai plūsmai enerģijas saglabāšanas vienādojumu var izteikt kā31:
kur Cp ir siltuma jauda pie nemainīga spiediena, un termins ∇ ∙ (k∇T) ir saistīts ar siltumvadītspēju caur šķidruma šūnas robežu, kur k apzīmē siltumvadītspēju.Mehāniskās enerģijas pārvēršana siltumā tiek aplūkota kā \(\varnothing\) (ti, viskozās izkliedes funkcija), un to definē šādi:
Kur \(\rho\) ir šķidruma blīvums, \(\mu\) ir šķidruma viskozitāte, u, v un w ir attiecīgi šķidruma ātruma virziena x, y, z potenciāls.Šis termins apraksta mehāniskās enerģijas pārvēršanu siltumenerģijā, un to var ignorēt, jo tas ir svarīgi tikai tad, ja šķidruma viskozitāte ir ļoti augsta un šķidruma ātruma gradients ir ļoti liels.Vienmērīgas plūsmas, nemainīgas īpatnējās siltuma un siltumvadītspējas gadījumā enerģijas vienādojumu modificē šādi:
Šie pamata vienādojumi ir atrisināti laminārajai plūsmai Dekarta koordinātu sistēmā.Tomēr, tāpat kā daudzas citas tehniskas problēmas, elektrisko mašīnu darbība galvenokārt ir saistīta ar turbulentām plūsmām.Tāpēc šie vienādojumi tiek modificēti, lai izveidotu Reinoldsa Navjē-Stoksa (RANS) vidējo noteikšanas metodi turbulences modelēšanai.
Šajā darbā tika izvēlēta ANSYS FLUENT 2021 programma CFD modelēšanai ar atbilstošiem robežnosacījumiem, piemēram, apskatītais modelis: asinhronais dzinējs ar gaisa dzesēšanu ar jaudu 100 kW, rotora diametrs 80,80 mm, diametrs. statora 83,56 mm (iekšējais) un 190 mm (ārējais), gaisa sprauga 1,38 mm, kopējais garums 234 mm, daudzums , ribu biezums 3 mm..
Pēc tam SolidWorks gaisa dzesēšanas dzinēja modelis tiek importēts ANSYS Fluent un simulēts.Turklāt iegūtie rezultāti tiek pārbaudīti, lai nodrošinātu veiktās simulācijas precizitāti.Turklāt integrētā gaisa un ūdens dzesēšanas IM tika modelēta, izmantojot programmatūru SolidWorks 2017, un simulēta, izmantojot programmatūru ANSYS Fluent 2021 (4. attēls).
Šī modeļa dizains un izmēri ir iedvesmoti no Siemens 1LA9 alumīnija sērijas un modelēti programmā SolidWorks 2017. Modelis ir nedaudz pārveidots, lai tas atbilstu simulācijas programmatūras vajadzībām.Veicot modelēšanu ar ANSYS Workbench 2021, modificējiet CAD modeļus, noņemot nevēlamās daļas, noņemot šķautnes, slīpas un daudz ko citu.
Dizaina jauninājums ir ūdensjaka, kuras garums tika noteikts pēc pirmā modeļa simulācijas rezultātiem.Ūdens jakas simulācijā ir veiktas dažas izmaiņas, lai iegūtu vislabākos rezultātus, izmantojot ANSYS vidukli.Attēlā ir parādītas dažādas IM daļas.5.a–f.
(A).Rotora serde un IM vārpsta.b) IM statora kodols.c) IM statora tinums.d) MI ārējais rāmis.e) IM ūdens apvalks.f) gaisa un ūdens dzesēšanas IM modeļu kombinācija.
Uz vārpstas uzstādītais ventilators nodrošina pastāvīgu gaisa plūsmu 10 m/s un 30 °C temperatūru uz spuru virsmas.Likmes vērtība tiek izvēlēta nejauši atkarībā no šajā rakstā analizētā asinsspiediena kapacitātes, kas ir lielāka par literatūrā norādīto.Karstā zona ietver rotoru, statoru, statora tinumus un rotora korpusa stieņus.Statora un rotora materiāli ir tērauds, tinumi un sprostu stieņi ir varš, rāmis un ribas ir alumīnija.Siltums, kas rodas šajās zonās, ir saistīts ar elektromagnētiskām parādībām, piemēram, džouliem, kad ārējā strāva tiek izlaista caur vara spoli, kā arī magnētiskā lauka izmaiņas.Dažādu komponentu siltuma izdalīšanās ātrumi tika ņemti no dažādām literatūrām, kas pieejamas 100 kW IM.
Integrētās gaisa dzesēšanas un ūdens dzesēšanas IM papildus iepriekš minētajiem nosacījumiem ietvēra arī ūdens apvalku, kurā tika analizētas siltuma pārneses spējas un sūkņa jaudas prasības dažādiem ūdens plūsmas ātrumiem (5 l/min, 10 l/min). un 15 l/min).Šis vārsts tika izvēlēts kā minimālais vārsts, jo rezultāti būtiski nemainījās plūsmām zem 5 L/min.Turklāt kā maksimālā vērtība tika izvēlēts plūsmas ātrums 15 l/min, jo sūknēšanas jauda ievērojami palielinājās, neskatoties uz to, ka temperatūra turpināja kristies.
Dažādi tūlītējās ziņojumapmaiņas modeļi tika importēti programmā ANSYS Fluent un tālāk rediģēti, izmantojot ANSYS Design Modeler.Turklāt ap AD tika uzbūvēts kastes formas korpuss ar izmēriem 0, 3 × 0, 3 × 0, 5 m, lai analizētu gaisa kustību ap dzinēju un izpētītu siltuma izvadīšanu atmosfērā.Līdzīgas analīzes tika veiktas integrētiem gaisa un ūdens dzesēšanas IM.
IM modelis ir modelēts, izmantojot CFD un FEM skaitliskās metodes.Acs ir iebūvēts CFD, lai sadalītu domēnu noteiktā skaitā komponentu, lai rastu risinājumu.Vispārīgai sarežģītai dzinēja komponentu ģeometrijai tiek izmantotas tetraedriskas sietas ar atbilstošiem elementu izmēriem.Visas saskarnes tika aizpildītas ar 10 slāņiem, lai iegūtu precīzus virsmas siltuma pārneses rezultātus.Divu MI modeļu režģa ģeometrija ir parādīta attēlā.6a, b.
Enerģijas vienādojums ļauj izpētīt siltuma pārnesi dažādās dzinēja zonās.Turbulences modelēšanai ap ārējo virsmu tika izvēlēts K-epsilon turbulences modelis ar standarta sienas funkcijām.Modelis ņem vērā kinētisko enerģiju (Ek) un turbulento izkliedi (epsilons).Varš, alumīnijs, tērauds, gaiss un ūdens tika izvēlēti to standarta īpašību dēļ, lai tos izmantotu attiecīgajos lietojumos.Siltuma izkliedes ātrumi (sk. 2. tabulu) ir norādīti kā ievades dati, un dažādi akumulatora zonu apstākļi ir iestatīti uz 15, 17, 28, 32. Gaisa ātrums motora korpusā tika iestatīts uz 10 m/s abiem motoru modeļiem un Turklāt ūdens apvalkam tika ņemti vērā trīs dažādi ūdens ātrumi (5 l/min, 10 l/min un 15 l/min).Lai nodrošinātu lielāku precizitāti, visu vienādojumu atlikumi tika noteikti 1 × 10–6.Lai atrisinātu Navier Prime (NS) vienādojumus, atlasiet algoritmu SIMPLE (pusimplicītā spiediena vienādojumu metode).Kad hibrīda inicializācija ir pabeigta, iestatīšana veiks 500 iterācijas, kā parādīts 7. attēlā.
Izlikšanas laiks: 24. jūlijs 2023